一种基于以太网交换协议的数字波束形成装置制造方法及图纸

本申请提供了一种基于以太网交换协议的数字波束形成装置，包含采样插箱

【技术实现步骤摘要】
一种基于以太网交换协议的数字波束形成装置


[0001]本申请涉及雷达
、
电子侦察信号预处理
，特别涉及一种基于以太网交换协议的数字波束形成装置
。

技术介绍

[0002]在雷达
、
电子侦察领域，相控阵系统应用越来越广泛，数字波束形成是相控阵系统信号预处理的关键环节
。
数字波束形成通常采用多个采样板以及信号预处理板相互协作的方式完成，采样板与信号预处理板宽带宽数据传输以及信号预处理板之间宽带宽数据传输通常采用点对点高速串行总线实现，多通道数据同步采用启动或者复位时自检信号训练并调整可控节拍延时的方式
。
[0003]随着子阵数量
、
形成波束数量以及信号带宽的增大，需要采取数据抽取
、
多级合成的方式，实现数字波束形成所需要的信号预处理板越来越多，数据传输拓扑越来越复杂
。
某个预处理节点故障会导致整条数据链路失效，系统可靠性低，并且多通道数据同步流程复杂，实现困难
。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种基于以太网交换协议的数字波束形成装置，可用于解决目前数字波束形成过程中处理复杂，可靠性低的技术问题
。
[0005]本申请提供一种基于以太网交换协议的数字波束形成装置，装置包括：
[0006]采样插箱
、
各级信号预处理插箱以及万兆网络交换机组；采样插箱包括多个采样板和一个网络交换板；信号预处理插箱包括信号预处理板板和一个网络交换板组成；万兆网络交换机组包括多个万兆网络交换机互联；
[0007]采样板和预处理板主处理芯片均为大规模
FPGA
，
FPGA
通过连接器背板多
LANE
连接网络交换板，并使用万兆网
IP
支持网络协议数据交换；网络交换板主芯片为高速以太网交换芯片，通过连接器背板多
LANE
连接各个采样板或者预处理板，并通过多
LANE
光纤接入万兆网络交换机组；采样板
、
预处理板
、
网络交换板以及万兆网络交换机单
LANE
传输速率均为
10Gbps
，根据传输数据带宽配置为
10G/40G/100G
传输模式；
[0008]各个采样板和预处理板传输的数据包包含时间戳信息，用于多通道数据同步，完成多通道数据的相参合成；当信号预处理板收到对应上级所有对应节点发送的相同时间戳的数据包时，则将数据解包，进行合成累加运算，并将运算后的数据连同该时间戳组包发送至下级信号预处理板直至完成数字波束形成
。
[0009]可选的，每个信号预处理插箱预留冗余的信号预处理板；
[0010]如果当前信号预处理插箱某一信号预处理板出现故障时，修改当前插箱网络交换板配置，将故障信号预处理板上级所有对应节点将数据包发送至冗余的信号预处理板，替代故障的信号预处理板完成合成工作，并将运算后的数据组包发送至故障的信号预处理板的下级所有节点
。
[0011]可选的，多通道数据同步的方法如下：各个采样板接入同源时钟；
[0012]装置启动或者复位时，对各个采样板输入同步触发脉冲；同源时钟对同步触发脉冲采样，生成复位信号，并对各个采样板时间戳清零直至复位信号释放后再进行计数，完成各个采样板时间戳同步，从而实现各个节点基于时间戳的数据同步
。
[0013]可选的，在数据传输过程中，对于各个接收节点，当接收到某上级节点时间较新的时间戳数据包，却未收到时间较旧的时间戳数据包时，则判定为数据丢包；
[0014]一旦出现数据丢包，丢弃当前时间较旧的时间戳数据包所有数据；后续节点采用同样的方法丢弃该时间较旧的时间戳数据包数据；当多个同级节点多次判定对同一上级节点数据丢包时，则判定该上级节点疑似故障；
[0015]选取疑似故障的最上级的节点，如果当前节点为采样板，则判定该接收通道或者子阵故障，数字波束形成屏蔽该接收通道；
[0016]如果当前节点为信号预处理板，则判定信号预处理板故障，重新配置相应预处理插箱的网络交换板，重构数据传输链路，使用插箱冗余的信号预处理板替代故障的信号预处理板
。
[0017]本申请的有益效果在于：高速数据传输使用以太网交换协议，配置灵活，传输可靠；数据同步使用数据包时间戳对时的方式，仅在装置启动或者复位时同步采样板时间戳即可，不需要自检信号训练并调整可控节拍延时，简单可靠；基于数据交换而非点对点传输方式，能够设计预留冗余的信号预处理板，系统可靠性高
。
附图说明
[0018]图1为传统的多级数字波束形成装置示意图；
[0019]图2为基于以太网交换协议的数字波束形成装置示意图；
[0020]图3为数据传输以及时间戳复位示意图；
[0021]图4为数据丢包判断处理流程图
。
具体实施方式
[0022]为使本申请的目的
、
技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述
。
[0023]传统的多级数字波束形成装置示意图如图1所示，本申请提供了一种基于以太网交换协议的数字波束形成装置
。
随着基于高速数据交换技术的发展，基于以太网协议的高速数据交换带宽已超过
100Gbps
，单
LANE
高速数据交换带宽已超过
10Gbps
，能够实现宽带宽数据传输
。
[0024]基于以太网交换协议的数字波束形成装置示意图如图2所示
。
[0025]装置包括：
[0026]采样插箱
、
各级信号预处理插箱以及万兆网络交换机组；采样插箱包括多个采样板和一个网络交换板；信号预处理插箱包括信号预处理板板和一个网络交换板组成；万兆网络交换机组包括多个万兆网络交换机互联；
[0027]采样板和预处理板主处理芯片均为大规模
FPGA
，
FPGA
通过连接器背板多
LANE
连接网络交换板，并使用万兆网
IP
支持网络协议数据交换；网络交换板主芯片为高速以太网交
换芯片，通过连接器背板多
LANE
连接各个采样板或者预处理板，并通过多
LANE
光纤接入万兆网络交换机组；采样板
、
预处理板
、
网络交换板以及万兆网络交换机单
LANE
传输速率均为
10Gbps
，根据传输数据带宽配置为
10G/40G/100G
传输模式；
[0028]各个采样板和预处理板传输的数据包包含时间戳信息，用于多通道数据同步，完成多通道数据的相参合成
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于以太网交换协议的数字波束形成装置，其特征在于，所述装置包括：采样插箱
、
各级信号预处理插箱以及万兆网络交换机组；采样插箱包括多个采样板和一个网络交换板；信号预处理插箱包括信号预处理板板和一个网络交换板组成；万兆网络交换机组包括多个万兆网络交换机互联；采样板和预处理板主处理芯片均为大规模
FPGA
，
FPGA
通过连接器背板多
LANE
连接网络交换板，并使用万兆网
IP
支持网络协议数据交换；网络交换板主芯片为高速以太网交换芯片，通过连接器背板多
LANE
连接各个采样板或者预处理板，并通过多
LANE
光纤接入万兆网络交换机组；采样板
、
预处理板
、
网络交换板以及万兆网络交换机单
LANE
传输速率均为
10Gbps
，根据传输数据带宽配置为
10G/40G/100G
传输模式；各个采样板和预处理板传输的数据包包含时间戳信息，用于多通道数据同步，完成多通道数据的相参合成；当信号预处理板收到对应上级所有对应节点发送的相同时间戳的数据包时，则将数据解包，进行合成累加运算，并将运算后的数据连同该时间戳组包发送至下级信号预处理板直至完成数字波束形成
。2.
根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：居易，丁兆贵，董荣果，聂慧锋，宋明翰，张秋实，苏生，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七二三研究所，
类型：发明
国别省市：